원유에 포함된 불순물의 종류와 제거공정

소개

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목차

1. 원유에 포함된 불순물
1-1. 황화합물
1-2. 질소화합물
1-3. 산소화합물
1-4. 금속화합물

2. 불순물 제거공정
2-1. 탈황 공정
2-1-1. 메록스 공정
2-1-2. 수첨탈황공정
2-2. 탈질 공정
2-2-1. 접촉개질
2-2-2. 접촉분해
2-2-3. 수소화분해
2-3. 탈산소 공정
2-4. 탈금속 공정

3. 국내 현행 공정
3-1. 대표적 공정 설명
3-1-1. 중질유 수첨분해공정
3-1-2. 잔사유 수첨탈황공정

본문내용

1. 원유에 포함된 불순물
석유는 주로 육지에서 가까운 해저에 축적된 해양 동식물의 퇴적물이 박테리아, 지열, 압력 등의 작용에 의해 오랜 세월에 걸쳐 지속적인 분해와 반응을 반복하면서 생성되었기 때문에 석유의 성분은 산지에 따라 상이하며 원유를 구성하는 원소를 분석하면 대체로 탄소80~85wt%, 수소 10~15wt%, 황분 5wt% 이하, 질소 0.5wt% 이하, 산소 0.5wt% 이하, 금속은 20~1000ppm의 비율로 존재한다. 이 중 탄화수소를 제외한 불순물은 석유제품의 품질을 저하시킬 뿐 아니라 대기오염의 주 원인이 되므로 정유공정에서 분리 제거시켜야 한다. 산지별 원유의 성분은 표1과 같다.

1-1. 황화합물
원유의 유황분은 원유가 생성된 것처럼 생물로부터 기인하는 것과 황화철 및 기타의 황화광 석고 등의 황산염, 황화수소 또는 황과 같은 광물질의 화학변화와 생물학적 변화에 의해 기인하여 생성된다. 따라서 황화물 함유량은 산지에 따라 다르며 황화합물의 종류도 약 50여종이나 존재한다. 황화합물 중에는 황화수소의 양이 가장 많은데 황화수소는 기체화합물로서 달걀 썩는 냄새가 나는 유독가스이며 특히 유전에서는 위험한 물질이다. 이외에 머캅탄류 및 환상황화물류가 있는데 고비점 유분일수록 황분을 많이 포함하고 있다.
황화합물은 정제과정에서 장치의 부식이라든지 반응탑 내의 촉매에 해를 주며 배기가스 중에 혼합되어 대기오염의 주 원인이 되는 등 정유산업에 있어서 가장 처리하기 힘든 불순물이다. 종래의 원유의 품질은 경질유분의 함유량이 기준이 되어 비중에 의해 판단되었으나 세계적으로 환경문제 중 자동차 연료의 배기가스나 공업용 연료의 배출 연기 속의 유황함량이 대기오염의 주요 원인으로 대두됨에 따라 유황의 함유량도 가격결정의 매우 중요한 요소가 되었다. 정제공정 상의 탈황장치가 부족한 정유공장은 상대적으로 유황함량이 적은 고가의 원유를 도입 정제해야만 한다.

참고자료

· 김경림 외 1인. (1988). 석유 연료에서의 탈황, 탈질, 탈산소 및 탈금속. 화학공업과 기술, 제6권 제2호
· 신세희. (1995). 석유의 정제와 그 제품의 이용_원유정제 공정개요. 석유협회보, 64-67
· Mohammad Farhat Ali 외 1인. (2006). A review of methods for the demetallization of residual fuel oils. Fuel Processing Technology 87, 573-584.
· 조희진 외 3인. (2010). 원유 불순물 제거 및 정제 관련 촉매 기술에 대한 특허 분석. 청정기술, 제16권 제1호, 1-11.
· 석유화학공정 심사기술편람(고도화 정제 공정). 한국산업안전공단
· Wiley Critical Content: Petroleum Technology Volume1. A JOHN WILEY & SONS, INC., PUBLICATION, 291-333(Petroleum Refinery Processes)
· 알기 쉬운 석유상식(정제공정 및 공정도), 대한석유협회 홈페이지
· (http://www.petroleum.or.kr/ko/industry/industry4.php?mode=read&id=27)